Метаморфическая порода - Metamorphic rock

«Метаморфизм» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Метаморфический (значения).
Кварцит, тип метаморфической породы
Метаморфическая порода, деформированная во время Варисканская орогения. Валь-де-Кардос, Лерида, Испания

Метаморфических пород возникают в результате преобразования существующих Скала типы, в процессе, называемом метаморфизм, что означает «изменение формы».[1] Оригинальный рок (протолит ) подвергается воздействию тепла (температуры от 150 до 200 ° C) и давления (100 мегапаскали (1,000 бар ) или более), вызывая глубокие физические или химические изменения. Протолит может быть осадочный, огненный, или существующая метаморфическая порода.

Метаморфические породы составляют большую часть земной коры и составляют 12% поверхности суши Земли.[2] Они классифицируются по текстура и по химический и минеральная сборка (метаморфические фации ). Они могут образоваться просто, находясь глубоко под поверхностью Земли, подвергаясь воздействию высоких температур и огромного давления слоев горных пород над ней. Они могут образовываться из тектонический процессы, такие как столкновения континентов, которые вызывают горизонтальное давление, трение и деформацию. Они также образуются, когда порода нагревается вторжение горячей расплавленной породы, называемой магма из недр Земли. Изучение метаморфических пород (теперь обнаженных на поверхности Земли после эрозии и поднятия) дает информацию о температурах и давлениях, которые возникают на больших глубинах земной коры. Некоторые примеры метаморфических пород: гнейс, шифер, мрамор, сланец, и кварцит.

Метаморфические минералы

Метаморфические минералы - это минералы, которые образуются только при высоких температурах и давлениях, связанных с процессом метаморфизма. Эти минералы, известные как индекс минералов, включают силлиманит, кианит, ставролит, андалузит, и немного гранат.

Другие минералы, такие как оливины, пироксены, амфиболы, слюды, полевые шпаты, и кварц, могут быть найдены в метаморфических породах, но не обязательно являются результатом процесса метаморфизма. Эти минералы образовались во время кристаллизация магматических пород. Они стабильны при высоких температурах и давлениях и могут оставаться химически неизменными в процессе метаморфизма. Однако все минералы стабильны только в определенных пределах, и присутствие некоторых минералов в метаморфических породах указывает на приблизительные температуры и давления, при которых они образовались.

Изменение размера частиц породы в процессе метаморфизма называется перекристаллизация. Например, маленький кальцит кристаллы в осадочной породе известняк и мел превращаются в более крупные кристаллы в метаморфической породе мрамор; в метаморфизованном песчанике перекристаллизация исходных зерен кварцевого песка приводит к очень компактному кварциту, также известному как метакварцит, в котором часто более крупные кристаллы кварца сцеплены. Рекристаллизации способствуют как высокие температуры, так и давления. Высокие температуры позволяют атомы и ионы в твердых кристаллах мигрировать, реорганизуя кристаллы, в то время как высокое давление вызывает растворение кристаллов в породе в точке их контакта.

Слоение

Складчатая слоистость в метаморфической породе вблизи Гейрангер-фьорд, Норвегия
Основная статья: Слоение (геология)

Слоистость метаморфических пород называется слоение (получено из латинский слово фолия, что означает «листья»), и это происходит, когда порода укорачивается вдоль одной оси во время перекристаллизации. Это приводит к образованию пластинчатых или удлиненных кристаллов минералов, таких как слюда и хлорит, чтобы повернуться так, чтобы их длинные оси были перпендикулярны ориентации укорочения. В результате получается полосчатая или слоистая порода с полосами, показывающими цвета минералов, которые их сформировали.

Текстуры разделены на категории со слоями и без слоев. Слоистая порода является продуктом дифференциального напряжения, которое деформирует породу в одной плоскости, иногда создавая плоскость расщепление. Например, шифер представляет собой слоистую метаморфическую породу, происходящую из сланец. Не облицованная порода не имеет плоских рисунков деформации.

Камни, которые подвергались равномерному давлению со всех сторон, или те, в которых отсутствуют минералы с характерными особенностями роста, не будут расслоены. Если горная порода подвергалась дифференциальному напряжению, тип формирующейся слоистой структуры зависит от степени метаморфизма. Например, начиная с аргиллит, с повышением температуры развивается следующая последовательность: сланец - очень мелкозернистая слоистая метаморфическая порода, характерная для метаморфизма очень низкой степени, тогда как филлит мелкозернистый и встречается в областях с низким содержанием метаморфизма, сланец является средним и крупнозернистым и встречается в областях со средним уровнем метаморфизма, и гнейс от крупнозернистого до очень крупнозернистого, встречается в областях с высоким содержанием метаморфизма.[3] Мрамор обычно не слоистый, что позволяет использовать его как материал для скульптуры и архитектуры.

Другой важный механизм метаморфизма - это химические реакции, протекающие между минералами без их плавления. В процессе атомы обмениваются между минералами, и таким образом формируются новые минералы. Могут иметь место многие сложные высокотемпературные реакции, и каждая образованная ассоциация минералов дает нам ключ к разгадке температуры и давления во время метаморфизма.

Метасоматоз - это резкое изменение основного химического состава породы, которое часто происходит во время процессов метаморфизма. Это связано с попаданием химикатов из других окружающих пород. Вода может быстро переносить эти химические вещества на большие расстояния. Из-за роли, которую играет вода, метаморфические породы обычно содержат многие элементы, отсутствующие в исходной породе, и не имеют тех, которые изначально присутствовали. Тем не менее, введение новых химикатов не обязательно для того, чтобы произошла перекристаллизация.

Типы метаморфизма

Контактный метаморфизм

Контактная метаморфическая порода из переслаивающейся кальцит и змеевик от Докембрийский Канады. Когда-то думали, что это псевдокаменелость называется Eozoön Canadense. Масштаб в мм.
Контактный метаморфизм горных пород eng big text.jpg

Контактный метаморфизм это название, данное изменениям, которые происходят, когда магма вводится в окружающую твердую породу (кантри-рок ). Изменения, которые происходят, наиболее велики там, где магма вступает в контакт с горной породой, потому что температуры наиболее высоки на этой границе и уменьшаются по мере удаления от нее. Вокруг вулканической породы, которая образуется из остывающей магмы, находится зона метаморфизма, называемая ореол контактного метаморфизма. Ореолы могут показывать все степени метаморфизма от области контакта до неметаморфизованных (неизмененных) вмещающих пород на некотором расстоянии. Формирование важных руда минералы могут возникать в процессе метасоматоз в зоне контакта или рядом с ней.

Когда порода контактирует с измененной вулканической интрузией, она очень часто становится более твердой и более крупнокристаллической. Многие видоизмененные породы этого типа раньше назывались роговыми камнями, и термин Hornfels часто используется геологами для обозначения этих мелкозернистых, компактных, не расслоенных продуктов контактного метаморфизма. А сланец может стать темным глинистый роговики, полные крошечных пластинок коричневатого биотит; а мергель или нечистый известняк может измениться на серый, желтый или зеленоватый известково-силикатно-роговиковый или кремнистый мрамор, жесткий и осколочный, с обильным авгит, гранат, волластонит и другие минералы, в которых кальцит это важный компонент. А диабаз или андезит могут превратиться в роговик диабаза или роговик андезита с развитием новой роговой обманки и биотита и частичной перекристаллизацией исходного полевого шпата. Chert или кремень может превратиться в мелкокристаллическую кварцевую породу; песчаники потерять их обломочный структуры и превращаются в мозаику мелких плотно прилегающих зерен кварца[4] в метаморфической породе, называемой кварцит.

Если камень изначально был полосчатым или слоистый (как, например, слоистый песчаник или слоистый известняксланец ) этот персонаж нельзя стереть, продукт - полосатый роговик; окаменелости даже форма может быть сохранена, хотя полностью перекристаллизована и во многих случаях изменена лава то пузырьки все еще видны, хотя их содержимое обычно вступает в новые комбинации с образованием минералов, которых изначально не было. Однако мельчайшие структуры исчезают, часто полностью, если термические изменения очень глубокие. Таким образом, мелкие зерна кварца в сланце теряются или смешиваются с окружающими частицами глины, и тонкая основная масса лав полностью восстанавливается.[4]

Путем перекристаллизации таким образом часто образуются особые породы очень разных типов. Таким образом, сланцы могут переходить в кордиерит скалы, или могут показывать большие кристаллы андалузит (и хиастолит ), ставролит, гранат, кианит и силлиманит, все это происходит из глиноземистого состава исходного сланца. Значительное количество слюда (и мусковит, и биотит) часто образуются одновременно, и получаемый продукт очень похож на многие виды сланцев. Известняки, если они чистые, часто превращаются в крупнокристаллический мрамор; но если в исходной породе была примесь глины или песка, такие минералы, как гранат, эпидот, идокраза, волластонит, будет присутствовать. Песчаники при сильном нагреве могут превращаться в крупные кварциты, состоящие из крупных прозрачных зерен кварца. Эти более интенсивные стадии изменения не так часто наблюдаются в магматических породах, потому что их минералы, образующиеся при высоких температурах, не так легко трансформируются или перекристаллизовываются.[4]

В некоторых случаях породы плавятся, и в темном стекловидном продукте появляются мелкие кристаллы шпинель, силлиманит и кордиерит может отделиться. Таким образом, сланцы иногда заменяются базальтом. дамбы, и полевошпатовые песчаники могут быть полностью остеклованными. Аналогичные изменения могут быть вызваны в сланцах сжиганием уголь швами или даже обычной печью.[4]

Также существует тенденция к метасоматоз между магматической магмой и осадочными вмещающими породами, в результате чего химические вещества в каждом из них обмениваются или вводятся в другие. Граниты могут поглощать обломки сланца или куски базальта. В этом случае гибридные породы назывались скарн возникают, которые не имеют характеристик обычных магматических или осадочных пород. Иногда вторгающаяся гранитная магма проникает в породы вокруг, заполняя их стыки, плоскости напластования и т. Д. Нитями кварца и полевого шпата. Это очень исключительный случай, но известны такие случаи, и они могут иметь место в больших масштабах.[4]

Региональный метаморфизм

Миссисипец мрамор в Большом Каньоне Коттонвуд, Горы Уосатч, Юта.
Динамический метаморфизм

Региональный метаморфизм, также известен как динамический метаморфизм, это название, данное изменениям в огромных массивах горных пород на обширной территории. Горные породы могут быть преобразованы, просто находясь на большой глубине под поверхностью Земли, подвергаясь воздействию высоких температур и огромного давления, вызванного огромным весом слоев горных пород над ними. Большая часть нижней части континентальной коры является метаморфической, за исключением недавних магматических интрузий. Горизонтальные тектонические движения, такие как столкновение континентов, создают орогенные пояса, и вызывают высокие температуры, давления и деформации в породах вдоль этих поясов. Если впоследствии метаморфизованные породы будут подняты и обнажены эрозия, они могут возникать на длинных ремнях или на других больших участках поверхности. Процесс метаморфизма, возможно, разрушил оригинальные черты, которые могли раскрыть предыдущую историю породы. Перекристаллизация камня разрушит текстуры и окаменелости присутствует в осадочных породах. Метасоматизм изменит исходный состав.

Региональный метаморфизм имеет тенденцию делать породу более твердой и в то же время придавать ей слоистую, шистозную или гнейсовую текстуру, состоящую из плоского расположения минералов, так что плоские или призматические минералы, такие как слюда и роговая обманка, имеют свои длинные оси, расположенные параллельно для другого. По этой причине многие из этих пород легко раскалываются в одном направлении по слюдистым зонам (сланцы ). В гнейсы минералы также имеют тенденцию быть разделенными на полосы; таким образом, в слюдяном сланце есть прослои кварца и слюды, очень тонкие, но состоящие в основном из одного минерала. Вдоль минеральных слоев, состоящих из мягких или делящихся минералов, породы будут раскалываться наиболее легко, и только что расколотые образцы будут казаться облицованными или покрытыми этим минералом; Например, можно предположить, что кусок слюдяного сланца, если смотреть на него лицом, целиком состоит из блестящих чешуек слюды. Однако на краю образцов будет видна белая пластинка гранулированного кварца. У гнейсов эти чередующиеся листы иногда более толстые и менее правильные, чем в сланцах, но, что наиболее важно, менее слюдистые; они могут быть линзовидными, быстро отмирающими. Гнейсы также, как правило, содержат больше полевого шпата, чем сланцы, они более твердые и менее делящиеся. Искривление или расслоение слоения отнюдь не редкость; расщепляющиеся грани изогнутые или сморщенные. Сланцевидная и гнейсовидная полосчатость (два основных типа слоистости) образованы направленным давлением при повышенной температуре и внутренним движением, или внутренним потоком, укладывающим минеральные частицы в процессе их кристаллизации.[4] в этом направленном поле давления.

Породы, которые первоначально были осадочными, и породы, которые, несомненно, были вулканическими, могут быть преобразованы в сланцы и гнейсы. Если они изначально имеют сходный состав, их может быть очень трудно отличить друг от друга, если метаморфизм был большим. А кварц-порфир, например, и мелкий полевошпатовый песчаник могут превращаться в слюдяные сланцы серого или розового цвета.[4]

Текстуры метаморфических пород

Пять основных метаморфических структур с типичными типами пород: сланцевый (включает в себя шифер и филлит; слоение называется «пластинчатая спайность»), сланцевый (включает в себя сланец; слоение называется «рассланцеванием»), гнейссоз (гнейс; слоение называется «гнейсовидностью»), гранобластический (включает в себя гранулит, немного шарики и кварцит ), и роговой (включает в себя Hornfels и скарн ).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Запись Dictionary.com. Дата обращения 14 января 2014.
  2. ^ Уилкинсон, Брюс Х .; МакЭлрой, Брэндон Дж .; Кеслер, Стивен Э .; Peters, Shanan E .; Ротман, Эдвард Д. (2008). «Глобальные геологические карты - это тектонические спидометры - скорость смены горных пород в зависимости от частот области и возраста». Бюллетень Геологического общества Америки. 121 (5–6): 760–79. Дои:10.1130 / B26457.1.
  3. ^ Викандер Р. и Манро Дж. (2005). Основы геологии. Cengage Learning. С. 174–77. ISBN  978-0495013655.
  4. ^ а б c d е ж г Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Флетт, Джон Смит (1911). "Петрология ". В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия. 21 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 332–33.

внешние ссылки